Pemrograman Alat Pemutus Aliran Listrik Saat Terjadi Gempa Berbasis AT89S51

(1)

PEMROGRAMAN ALAT PEMUTUS ALIRAN LISTRIK

SAAT TERJADI GEMPA BERBASIS AT89S51

TUGAS AKHIR

MIDUK D.V.A. PURBA

052408016

DEPARTEMEN FISIKA

JURUSAN FISIKA INSTRUMENTASI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

PEMROGRAMAN ALAT PEMUTUS ALIRAN LISTRIK SAAT TERJADI GEMPA BERBASIS AT89S51

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh gelar Ahli Madya

MIDUK D.V.A. PURBA 052408016

DEPARTEMEN FISIKA

JURUSAN FISIKA INSTRUMENTASI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(3)

PERSETUJUAN

Judul : PEMROGRAMAN ALAT PEMUTUS ALIRAN LISTRIK SAAT TERJADI GEMPA BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51

Kategori : TUGAS AKHIR

Nama : MIDUK D.V.A.PURBA

Nim : 052408016

Prog. studi : D3 FISIKA INSTRUMENTASI Departemen : FISIKA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Diluluskan di Medan, Juli 2008

Diketahui

Ketua Program Studi Pembimbing

D3 Fisika Instrumentasi

Drs. Syahrul Hunaidi, M.Sc Prof.Dr. Eddy Marlianto, M.Sc.

(4)

PERNYATAAN

PEMROGRAMAN ALAT PEMUTUS ALIRAN LISTRIK SAAT TERJADI GEMPA BERBASIS AT 89S51

TUGAS AKHIR

Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Juli 2008

(5)

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat dan kasih karuniaNya tugas akhir ini berhasil diselesaikan dalam waktu yang telah ditetapkan.

(6)

ABSTRAK

Seiring dengan perkembangan teknologi di dunia saat ini, khususnya dalam bidang penanganan gempa belum ada yang dapat mendeteksi secara akurat kapan dimana serta seberapa kuat gempa tersebut. Pada akhirnya kita hanya bisa meminimalkan kerugian akibat bencana alam ini, terutama akibatnya pada aliran listrik yang tidak sempat diputuskan pada saat gempa terjadi. Perlu adanya suatu alat yang dapat memutuskan aliran listrik secara otomatis saat gempa terjadi.

(7)

DAFTAR ISI

Daftar Gambar viii

Bab 1: Pendahuluan

1.1.Latar Belakang Masalah 1

1.2.Rumusan Masalah 2

1.3.Tujuan Penulisan 2

1.4.Sistematika Penulisan 3

Bab 2: Tinjauan Pustaka

2.1.Perangakat Keras 5

2.1.1.Arsitektur Mikrokontroller AT89S51 5 2.1.2.Konstruksi AT 89S51 7

2.1.3.Relay 11

2.1.4.Seven Segmen 13

2.2.Perangkat Lunak 16

2.2.1.Bahasa Assembly MCS-51 16 2.2.2.Software 8051 Editor, Assembler, Simulator(IDE) 19 2.2.3.Software Downloader 20

Bab 3: Perancangan Alat dan Bahan

(8)

3.2.1.Diagram Alir 25

3.3.Perancangan Power Suplay (PSA) 26 3.4.Rangkaian Mikrokontroler AT89S51 27 3.5.Rangkaian Display Seven Segmen 28 3.6.Rangkaian Pengendali Alarm 29 3.7.Rangkaian Pengendali Lampu 220 V AC 31 3.8.Rangkaian Penguat Sinyal 33

Bab 4: Pengujian dan Analisa System

4.1.Rangkaian Power Supply (PSA) 35 4.2.Pengujian Rangkaian Minimum Mikrokontroler AT89S51 36 4.3.Pengujian Rangkaian Relay 38 4.4.Pengujian Rangkaian Display Seven Segmen 40 4.5.Rangkaian Pengendali Alarm 43

Bab 5: Penutup

5.1.Kesimpulan 45

5.2.Saran 46

(9)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 IC Mikrokontroler AT 89S51 8 Gambar 2.2 Simbol Relay dan Rangkaian Driver 13 Gambar 2.3 Susunan Seven Segmen 14 Gambar 2.4 Seven Segmen tipe common anoda 14 Gambar 2.5 Seven Segmen tipe common katoda 15 Gambar 2.6 Editor, Assembler, Simulator (IDE) 20 Gambar 2.7 ISP – Flash Programer 3.a 21

Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian pemutus aliran listrik saat terjadi gempa

Dengan menggunakan AT89S51 22

Gambar 3.2 Diagram Alir Program 25 Gambar 3.3 Rangkaian Power Suply 26 Gambar 3.4 Rangkaian Mikrokontroler AT89S51 27 Gambar 3.5 Rangkaian Display Seven Segmen 29 Gambar 3.6 Rangkaian Pengendali Alarm 29 Gambar 3.7 Rangkaian Pengendali Lampu 220 volt AC 31 Gambar 3.8 Rangkaian Penguat Sinyal 33

(10)

DAFTAR TABEL

Halaman

(11)

ABSTRAK

Seiring dengan perkembangan teknologi di dunia saat ini, khususnya dalam bidang penanganan gempa belum ada yang dapat mendeteksi secara akurat kapan dimana serta seberapa kuat gempa tersebut. Pada akhirnya kita hanya bisa meminimalkan kerugian akibat bencana alam ini, terutama akibatnya pada aliran listrik yang tidak sempat diputuskan pada saat gempa terjadi. Perlu adanya suatu alat yang dapat memutuskan aliran listrik secara otomatis saat gempa terjadi.

(12)

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang Masalah

Pada masa sekarang ini, tehnologi di bagian alat instrumentasi berkembang semakian

pesat terutama di bagian penanganan gempa. Namun, alat-alat penanganan gempa

tersebut tidak semua dapat meminimalkan kerugian yang terjadi akibat gempa.

Berkaitan dengan hal di atas, perlu dibuat suatu alat yang dapat meminimalkan

kerugian dan bahaya yang ditimbulkan oleh gempa tersebut. terutama kerugian yang

ditimbulkan oleh aliran listrik yang tetap menyala sewaktu gempa berlangsung. Alat

pemutus aliran listrik secara otomatis adalah jawabannya. Dengan adanya alat

(13)

terjadinya gempa, dapat dimatikan secara otomatis tampa harus dimatikan secara

manual.

Untuk itu telah dirancang suatu sistem yang dapat membantu mengatasi hal

tersebut dan menjelaskannya dalam bentuk tugas akhir dengan judul “Pemrograman

alat pemutus aliran listrik saat terjadi gempa berbasis mikrokontroller AT89S51”.

Bahasa yang digunakan dalam pembahasan laporan proyek ini adalah bahasa

pemrograman Assembler.

Dengan adanya alat ini diharapkan masyarakat akan sedikit merasa lega karena

bahaya yang ditimbulkan oleh listrik yang tidak terkontrol saat musibah berlangsung

dapat diatasi secara otomatis, sehingga dengan adanya alat ini masyarakat tidak perlu

lagi takut akan efek yang terjadi apabila listrik tetap menyala sewaktu terjadi gempa.

I.2. Rumusan Masalah

Mengacu pada hal diatas, pada laporan ini dijelaskan suatu sitem pemutus aliran listrik

secara otomatis dengan menggunakan mikrokontroler.

(14)

Mikrokontroler AT89S51 sebagai otak dari system, yang berfungsi

mengendalikan semua rangkaian dan akan menampilkan kondisi dari keluaran sensor

jika gempa terjadi dan memutuskan aliran lisrik secara otomatis

I.3 Tujuan Penulisan

Tujuan dilakukan Laporan Proyek ini adalah sebagai berikut:

1. Memanfaatkan mikrokontroller sebagai alat pengendali rangkaian pemutus

aliran listrik saat terjadi gempa

2. Memanfaatkan sensor untuk mengetahui ada atau tidaknya gempa yang terjadi

3. Memprogram sebuah alat yang dapat memutuskan aliran litrik secara otomatis

pada saat terjadi gempa

4. Sebagai salah satu syarat menyelesaikan program Diploma Tiga (D-3) Fisika

Instrumentasi FMIPA Universitas Sumatera Utara.

I.4 Sistematika Penulisan

BAB 1 PENDAHULUAN

Dalam bab ini berisikan mengenai latar belakang, tujuan penulisan,

(15)

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Landasan teori, dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang

digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian teori

pendukung itu antara lain tentang mikrokontroler AT89S51 (hardware

dan software), bahasa program yang dipergunakan, serta cara kerja dari

component tester dan komponen pendukung.

BAB 3 RANCANGAN SISTEM ALAT

Pada bagian ini akan dibahas perancangan dari alat, yaitu diagram blok

dari rangkaian, skematik dari masing-masing rangkaian dan diagram

alir dari program, serta penjelasan mengenai program yang diisikan ke

mikrokontroler AT89S51.

BAB 4 PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM

Pada bab ini akan dibahas hasil analisa dari rangkaian dan sistem kerja

alat, penjelasan mengenai program-program yang digunakan untuk

(16)

BAB 5 PENUTUP

Bab ini merupakan penutup yang meliputi kesimpulan dari pembahasan

yang dilakukan dari laporan proyek ini serta saran–saran dari penulis

(17)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. PERANGKAT KERAS

2.1.1. Arsitektur Mikrokontroler AT89S51

Mikrokontroler, sebagai suatu terobosan teknologi mikrokontroler dan

mikrokomputer, hadir memenuhi kebutuhan pasar (market need) dan teknologi baru.

Sebagai teknologi baru, yaitu teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor

yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang kecil serta dapat diproduksi

secara massal (dalam jumlah banyak) sehingga harga menjadi lebih murah

(dibandingkan mikroprosesor). Sebagai kebetuhan pasar, mikrokontroler hadir untuk

memenuhi selera industri dan para konsumen akan kebutuhan dan keinginan alat-alat

Bantu dan mainan yang lebih canggih.

Ilustrasi yang mungkin bisa memberikan gambaran yang jelas dalam

(18)

masuk atau keluar. sensor jarak yang mendeteksi adanya orang di depan pintu yang

akan masuk, akan dilanjutkan ke mikrokontroler untuk kemudian membuka pintu

secara otomatis, dan kembali menutup saat orang tersebut melewati pintu.

Selain system pintu otomatis di atas, kita juga dapat menjumpai aplikasi

mikrokontroler dalam bidang pengukuran jarak jauh atau yang dikenal dengan system

telemetri. Misalnya pengukuran disuatu tempat yang membahayakan manusia, maka

akan lebih nyaman jika dipasang suatu system pengukuran yang bisa mengirimkan

data lewat pemancar dan diterima oleh stasiun pengamatan dari jarak yang cukup

aman dari sumbernya. Sistem pengukuran jarak jauh ini jelas membutuhkan suatu

system akuisisi data sekaligus system pengiriman data secara serial (melalui

pemancar), yang semuanya itu bisa diperoleh dari mikrokontroler yang digunakan.

Tidak seperti system komputer, yang mampu menangani berbagai macam

program aplikasi (misalnya pengolah kata, pengolah angka dan lain sebagainya),

mikrokontroler hanya bisa digunakan untuk satu aplikasi tertentu saja. Perbedaan

lainnya terletak pada perbandingan RAM-nya dan ROM. Pada system computer

perbandingan RAM dan ROM-nya besar, artinya program-program pengguna

disimpan dalam ruang RAM yang relative besar, sedangkan rutin-rutin antarmuka

perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil. Sedangkan pada

(19)

control disimpan dalam ROM (bisa Masked ROM atau Flash PEROM) yang

ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat

penyimpanan sementara, termasuk register-register yang digunakan pada

mikrokontroler yang bersangkutan.

2.1.2. Kontruksi AT89S51

Mikrokontrol AT89SS51 hanya memerlukan tambahan 3 kapasitor, 1 resistor dan 1

kristal serta catu daya 5 Volt. Kapasitor 10 mikro-Farad dan resistor 10 Kilo Ohm

dipakai untuk membentuk rangkaian reset. Dengan adanya rangkaian reset ini

AT89c51 otomatis direset begitu rangkaian menerima catu daya. Kristal dengan

frekuensi maksimum 24 MHz dan kapasitor 30 piko-Farad dipakai untuk melengkapi

rangkaian oscilator pembentuk clock yang menentukan kecepatan kerja

mikrokontroler.

Memori merupakan bagian yang sangat penting pada mikrokontroler.

(20)

Read Only Memory (ROM) yang isinya tidak berubah meskipun IC kehilangan

catu daya. Sesuai dangan keperluannya, dalam susunan MCS-51 memori

penyimpanan progam ini dinamakan sebagai memori progam.

Random Access Memori (RAM) isinya akan sirna begitu IC kehilangan catu

daya, dipakai untuk menyimpan data pada saat progam bekerja. RAM yang dipakai

untuk menyimpan data ini disebut sebagai memori data.

Ada berbagai jenis ROM. Untuk mikrokontroler dengan progam yang sudah

baku dan diproduksi secara masal, progam diisikan ke dalam ROM pada saat IC

mikrokontroler dicetak di pabrik IC. Untuk keperluan tertentu mikrokontroler

mengunakan ROM yang dapat diisi ulang atau Programble-Eraseable ROM yang

disingkat menjadi PEROM atau PROM. Dulu banyak dipakai UV-EPROM (Ultra

Violet Eraseable Progamble ROM) yang kemudian dinilai mahal dan ditinggalkan

setelah ada flash PEROM yang harganya jauh lebih murah.

Jenis memori yang dipakai untuk Memori Program AT89S51 adalah Flash

PEROM, program untuk mengendalikan mikrokontroler diisikan ke memori itu lewat

(21)

Memori Data yang disediakan dalam chip AT89c51 sebesar 128 byte,

meskipun hanya kecil saja tapi untuk banyak keperluan memori kapasitas itu sudah

cukup.

Sarana Input/Ouput yang disediakan cukup banyak dan bervariasa. AT89S51

mempunyai 32 jalur Input/Ouput. Jalur Input/Ouput paralel dikenal sebagai Port 1

(P1.0..P1.7) dan Port 3 (P3.0..P3.5 dan P3.7).

AT89S51

(22)

Deskripsi pin-pin pada mikrokontroler AT89S51 :

VCC (Pin 40)

Suplai tegangan

GND (Pin 20)

Ground

Port 0 (Pin 39-Pin 32)

Port 0 dapat berfungsi sebagai I/O biasa, low order multiplex address/data ataupun

penerima kode byte pada saat flash progamming Pada fungsi sebagai I/O biasa port ini

dapat memberikan output sink ke delapan buah TTL input atau dapat diubah sebagai

input dengan memberikan logika 1 pada port tersebut.

Pada fungsi sebagai low order multiplex address/data, port ini akan mempunyai

internal pull up.

Pada saat flash progamming diperlukan eksternal pull up, terutama pada saat

(23)

Port 2 (Pin 21 – pin 28)

Port 2 berfungsi sebagai I/O biasa atau high order address, pada saat

mengaksememori secara 16 bit. Pada saat mengakses memori 8 bit, port ini akan

mengeluarkan isi dari P2 special function register. Port ini mempunyai internal pull

up dan berfungsi sebagai input dengan memberikan logika 1. Sebagai output, port ini

dapat memberikan output sink keempat buah input TTL.

Port 3 (Pin 10 – pin 17)

Port 3 merupakan 8 bit port I/O dua arah dengan internal pullup. Port 3 juga

mempunyai fungsi pin masing-masing, yaitu sebagai berikut :

Tabel 2.1 Pin dan Fungsi Pin Mikrokontroler AT89S51

Nama pin Fungsi

P3.0 (pin 10) RXD (Port input serial) P3.1 (pin 11) TXD (Port output serial) P3.2 (pin 12) INTO (interrupt 0 eksternal) P3.3 (pin 13) INT1 (interrupt 1 eksternal) P3.4 (pin 14) T0 (input eksternal timer 0) P3.5 (pin 15) T1 (input eksternal timer 1)

(24)

RST (pin 9)

Reset akan aktif dengan memberikan input high selama 2 cycle.

ALE/PROG (pin 30)

Address Latch Enable adalah pulsa output untuk me-latch byte bawah dari alamat

selama mengakses memori eksternal. Selain itu, sebagai pulsa input progam (PROG)

selama memprogam Flash.

PSEN (pin 29)

Progam store enable digunakan untuk mengakses memori progam eksternal.

EA (pin 31)

Pada kondisi low, pin ini akan berfungsi sebagai EA yaitu mikrokontroler akan

menjalankan progam yang ada pada memori eksternal setelah sistem direset. Jika

kondisi high, pin ini akan berfungsi untuk menjalankan progam yang ada pada

memori internal. Pada saat flash progamming, pin ini akan mendapat tegangan 12

(25)

XTAL1 (pin 19)

Input untuk clock internal.

XTAL2 (pin 18)

Output dari osilator.

2.1.3. Relay

Relay adalah suatu rangkaian switch magnetik yang bekerja bila mendapat catu dan

suatu rangkaian trigger. Relay memiliki tegangan dan arus nominal yang harus

dipenuhi output rangkaian pendriver atau pengemudinya. Arus yang digunakan pada

rangkaian adalah arus DC.

Konstruksi dalam suatu relay terdiri dari lilitan kawat (coil) yang dililitkan

pada inti besi lunak. Jika lilitan kawat mendapatkan aliran arus, inti besi lunak kontak

menghasilkan medan magnet dan menarik switch kontak. Switch kontak mengalami

gaya listrik magnet sehingga berpidah posisi ke kutub lain atau terlepas dari kutub

asalnya. Keadaan ini akan bertahan selama arus mengalir pada kumparan relay. Dan

relay akan kembali keposisi semula yaitu normaly ON atau Normaly OFF, bila tidak

(26)

yang digunakan. Dan pemakaian jenis relay tergantung pada kadaan yang diinginkan

dalam suatu rangkaian.

Menurut kerjanya relay dapat dibedakan menjadi :

a. Normaly Open (ON), saklar akan terbuka bila dialiri arus

b. Normaly Close (OFF), saklar akan tertutup bila dialiri arus

c. Change Over (CO), relay ini mempunyai saklar tunggal yang nomalnya tertutup

yang lama, bila kumparan 1 dialiri arus maka saklar akan terhubung ke terminal A,

sebaliknya bila kumparan 2 dialiri arus maka saklar akan terhubung ke terminal

B.

Analogi rangkaian relay yang digunakan pada laporan tugas akhir ini adalah

saat basis transistor ini dialiri arus, maka transistor dalam keadaan tertutup yang dapat

menghubungkan arus dari kolektor ke emiter yang mengakibatkan relay terhubung.

Sedangkan fungsi dioda disini adalah untuk melindungi transistor dari tegangan

induksi berlebih, dimana tegangan ini dapat merusak transistor.

Jika transistor pada basis tidak ada arus maju, transistor terbuka sehingga arus

tidak mengalir dari kolektor ke emiter, relay tidak bekerja karena tidak ada arus yang

(27)

Bentuk relay yang digunakan dengan rangkaian driver dapat dilihat pada

gambar2.24.

Vcc

Tr VB

Dioda

a. Simbol b. Relay dengan rangkaian driver

Gambar 2.2 Simbol Relay dan Rangkaian Driver

2.1.4 Seven Segmen

Seven segmen merupakan komponen elektronika yang banyak digunakan untuk

menampilkan angka. Seven segmen ini sebenarnya merupakan LED yang disusun

sedemikian rupa sehingga membentuk suatu pola tertentu, dimana jika LED –LED

tersebut dinyalakan dengan kombinasi tertentu, maka akan terbentuk suatu angka

(28)

Seven segmen mempunyai 7 buah segmen ditambah 1 segmen yang berfungsi

sebagai desimal point. Gambar susunan dari seven segmen ditunjukkan pada gambar

berikut ini :

Gambar 2.3 Susunan Seven Segmen

Segmen yang atas disebut segmen a, segmen sebelah kanan atas disebut

segmen b, dan seterusnya sesuai gambar di atas. Dp merupakan singkatan dari desimal

point.

Seven segmen ada 2 tipe, yaitu common anoda dan common katoda. Pada

seven segmen tipe common anoda, anoda dari setiap LED dihubungkan menjadi satu

kemudian dihubungkan ke sumber tegangan positip dan katoda dari masing-masing

LED berfungsi sebagai input dari seven segmen, seperti ditunjukkan pada gambar

(29)

Gambar 2.4 konfigurasi seven segmen tipe common anoda

Sesuai dengan gambar di atas, maka untuk menyalakan salah satu segmen,

maka katodanya harus diberi tegangan 0 volt atau logika low. Misalnya jika segmen a

akan dinyalakan, maka katoda pada segmen a harus diberi tegangan 0 volt atau logika

low, dengan demikian maka segmen a akan menyala. Demikian juga untuk segmen

lainnya.

Pada seven segmen tipe common katoda, katoda dari setiap LED dihubungkan

menjadi satu kemudian dihubungkan ke ground dan anoda dari masing-masing LED

berfungsi sebagai input dari seven segmen, seperti ditunjukkan pada gambar berikut

(30)

Gambar 2.5 konfigurasi seven segmen tipe common katoda

Sesuai dengan gambar di atas, maka untuk menyalakan salah satu segmen,

maka anodanya harus diberi tegangan minimal 3 volt atau logika high. Misalnya jika

segmen a akan dinyalakan, maka anoda pada segmen a harus diberi tegangan minimal

3 volt atau logika high, dengan demikian maka segmen a akan menyala. Demikian

(31)

2.2PERANGKAT LUNAK

2.2.1 Bahasa Assembly MCS-51

Bahasa yang digunakan untuk memprogram IC mikrokontroler AT89C51 adalah

bahasa assembly untuk MCS-51. angka 51 merupakan jumlah instruksi pada bahasa

ini hanya ada 51 instruksi. Dari 51 instruksi, yang sering digunakan orang hanya 10

instruksi. Instruksi–instruksi tersebut antara lain :

1. Instruksi MOV

Perintah ini merupakan perintah untuk mengisikan nilai ke alamat atau register

tertentu. Pengisian nilai dapat secara langsung atau tidak langsung.

Contoh pengisian nilai secara langsung

MOV R0,#20h

Perintah di atas berarti : isikan nilai 20 Heksadesimal ke register 0 (R0).

Tanda # sebelum bilangan menunjukkan bahwa bilangan tersebut adalah nilai.

Contoh pengisian nilai secara tidak langsung

MOV 20h,#80h

...

(32)

Perintah di atas berarti : isikan nilai yang terdapat pada alamat 20

Heksadesimal ke register 0 (R0).

Tanpa tanda # sebelum bilangan menunjukkan bahwa bilangan tersebut adalah

alamat.

2. Instruksi DJNZ

Decreament Jump If Not Zero (DJNZ) ini merupakan perintah untuk

mengurangi nilai register tertentu dengan 1 dan lompat jika hasil

pengurangannya belum nol. Contoh ,

MOV R0,#80h

Loop: ...

...

DJNZ R0,Loop

...

R0 -1, jika belum 0 lompat ke loop, jika R0 = 0 maka program akan

meneruskan ke perintah pada baris berikutnya.

3. Instruksi ACALL

Instruksi ini berfungsi untuk memanggil suatu rutin tertentu. Contoh :

...

(33)

...

TUNDA:

...

4. Instruksi RET

Instruksi RETURN (RET) ini merupakan perintah untuk kembali ke rutin

pemanggil setelah instruksi ACALL dilaksanakan. Contoh,

ACALL TUNDA

...

TUNDA:

...

RET

5. Instruksi JMP (Jump)

Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu. Contoh,

Loop:

...

JMP Loop

6. Instruksi JB (Jump if bit)

Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu, jika pin yang

dimaksud berlogika high (1). Contoh,

(34)

JB P1.0,Loop

...

7. Instruksi JNB (Jump if Not bit)

Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu, jika pin yang

dimaksud berlogika Low (0). Contoh,

Loop:

JNB P1.0,Loop

...

8. Instruksi CJNZ (Compare Jump If Not Equal)

Instruksi ini berfungsi untuk membandingkan nilai dalam suatu register

dengan suatu nilai tertentu. Contoh,

Loop:

...

CJNE R0,#20h,Loop

...

Jika nilai R0 tidak sama dengan 20h, maka program akan lompat ke rutin

Loop. Jika nilai R0 sama dengan 20h,maka program akan melanjutkan

instruksi selanjutnya..

(35)

Instruksi ini merupakan perintah untuk mengurangi nilai register yang

dimaksud dengan 1. Contoh,

MOV R0,#20h R0 = 20h

...

DEC R0 R0 = R0 – 1

...

10.Instruksi INC (Increament)

Instruksi ini merupakan perintah untuk menambahkan nilai register yang

dimaksud dengan 1. Contoh,

MOV R0,#20h R0 = 20h

...

INC R0 R0 = R0 + 1

...

11.Dan lain sebagainya

2.2.2 Software 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE)

(36)

Gambar 2.6. 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE)

Setelah program selesai ditulis, kemudian di-save dan kemudian di-Assemble

(di-compile). Pada saat di-assemble akan tampil pesan peringatan dan kesalahan. Jika

masih ada kesalahan atau peringatan, itu berarti ada kesalahan dalam penulisan

perintah atau ada nama subrutin yang sama, sehingga harus diperbaiki terlebih dahulu

sampai tidak ada pesan kesalahan lagi.

Software 8051IDE ini berfungsi untuk merubah program yang kita tuliskan ke

dalam bilangan heksadesimal, proses perubahan ini terjadi pada saat peng-compile-an.

(37)

2.2.3 Software Downloader

Untuk mengirimkan bilangan-bilangan heksadesimal ini ke mikrokontroller

digunakan software ISP- Flash Programmer 3.0a yang dapat didownload dari internet.

Tampilannya seperti gambar di samping

Gambar 2.7. ISP- Flash Programmer 3.a

Cara menggunakannya adalah dengan meng-klik Open File untuk mengambil

file heksadesimal dari hasil kompilasi 8051IDE, kemudian klik Write untuk

(38)

BAB 3

PERANCANGAN ALAT DAN BAHAN

3.1 Perancangan Alat

3.1.1 Diagram Blok

Secara garis besar rangkaian pendeteksi gempa dengan menggunakan mikrokontroller

AT89S51 memiliki 7 blok utama. Yaitu Mikrokontroler AT89S51, sensor gempa,

penguat sensor, display, alarm, dan rangkaian relay. Diagram blok rangkaian tampak

seperti gambar berikut :

(39)

µ

C AT89S51

relay

Penguat

Sinyal

Sensor

Getar

Display

Alarm

Lampu

Gambar 3.1 diagram blok dari rangkaian pemutus aliran listrik saat terjadi

gempa dengan menggunakan mikrokontroller AT89S51.

Sensor dihubungkan ke penguat sinyal supaya sehingga apabila sensor

mendapat input getaran sensor dapat memberikan logika high dan logika low ke

microkontroller. Sehingga relay yang berfungsi sebagai saklar elektronik yang akan

menghidupkan lampu dan alarm jika diberi nilai high pada inputnya. Sedangkan

(40)

keadaan gempa dalam angka, apakah gempa tersebut termasuk gempa berskala rendah

( angka 1 ), atau berskala besar (angka 2).

3.1.2 Sistem Kerja Rangkaian

Jika sensor menerima sinyal berupa getaran maka sensor akan mengirimkan sinyal

tersebut ke ADC kemudian data yang masuk ke ADC akan diubah menjadi data

digital dan dikirimkan dikirimkan ke mikrokontroller dengan dikirimkannya data ke

mikrokontroller maka akan terjadi komunikasi antara sensor dengan mikrokontroller.

Selanjutnya mikrokontroler akan mengambil data dari output sensor, sehingga

mikrokontroler AT89S51 mengetahui data yang dikirimkan oleh sensor tersebut dan

data ini akan dianggap oleh mikrokontroler sebagai perintah untuk mengerjakan

sesuatu ( menampilkan skala pada display dan menghidupkan alarm dan memutuskan

(41)

3.2. Pemrograman

; = = = = = = = = = = = = = = = === ; ; earthquake detector miduk version ; ; = = = = = = = = = = = = = = = === ;

jb sensor1,cek_sensor2

call angka1

call hidup_lampu

call hidup_alarm

jmp utama

cek_sensor2:

jb sensor2,mulai

call angka2

call mati_lampu

call hidup_alarm

(42)

(43)

3.2.1 Diagram Alir

Gambar 3.2. Diagram Alir Program

Program diawali dengan mulai yang berarti rangkaian diaktifkan, kemudian

mikrokontroller akan mendeteksi nilai- nilai yang diinputkan oleh sensor. Jika nilai

yang diinputkan sensor ke mikrokontroller adalah 1, maka mikrokontroller akan

menyalakan alarm, kemudian mikrokontroller akan menampilkan status pada display,

Dan memutuskan aliran listrik. Selanjutnya mikrokontroller akan kembali mendeteksi

(44)

3.3. Perancangan Power Supplay (PSA)

Rangkaian ini berfungsi untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian yang ada.

Rangkaian PSA yang dibuat terdiri dari dua keluaran, yaitu 5 volt dan 12 volt,

keluaran 5 volt digunakan untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian,

sedangkan keluaran 12 volt digunakan untuk mensuplay tegangan ke motor stepper.

Rangkaian power supplay ditunjukkan pada gambar 3.2.

Vreg

Gambar 3.2 Rangkaian Power Supplay (PSA)

Trafo CT merupakan trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan

tegangan dari 220 volt AC menjadi 12 volt AC. Kemudian 12 volt AC akan

disearahkan dengan menggunakan dua buah dioda, selanjutnya 12 volt DC akan

diratakan oleh kapasitor 2200 µF. Regulator tegangan 5 volt (LM7805CT) digunakan

(45)

masukannya. LED hanya sebagai indikator apabila PSA dinyalakan. Transistor PNP

TIP 32 disini berfungsi untuk mensupplay arus apabila terjadi kekurangan arus pada

rangkaian, sehingga regulator tegangan (LM7805CT) tidak akan panas ketika

rangkaian butuh arus yang cukup besar. Tegangan 12 volt DC langsung diambil dari

keluaran 2 buah dioda penyearah.

3.4. Rangkaian Mikrokontroler AT89S51

Rangkaian ini berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh system yang ada. Kompoen utama dari rangkaian ini adalah IC mikrokontroler AT89S51. Pada IC inilah semua program diisikan, sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki. Rangkaian mikrokontroler ditunjukkan pada gambar berikut ini:

5V

(46)

Mikrokontroler ini memiliki 32 port I/O, yaitu port 0, port 1, port 2 dan port 3. Pin 32 sampai 39 adalah Port 0 yang merupakan saluran/bus I/O 8 bit. Pin 1 sampai 8 adalah port 1. Pin 21 sampai 28 adalah port 2. Dan Pin 10 sampai 17 adalah port 3 Pin 40 dihubungkan ke sumber tegangan 5 volt. Dan pin 20 dihubungkan ke ground. Rangkaian mikrokontroler ini menggunakan komponen kristal 12 MHz sebagai sumber clocknya. Nilai kristal ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroler dalam mengeksekusi suatu perintah tertentu.

Pada pin 9 dihubungkan dengan sebuah kapasitor 10 uF yang dihubungkan ke

positip dan sebuah resistor 10 Kohm yang dihubungkan ke ground. Kedua komponen

ini berfungsi agar program pada mikrokontroler dijalankan beberapa saat setelah

power aktip. Lamanya waktu antara aktipnya power pada IC mikrokontroler dan

aktipnya program adalah sebesar perkalian antara kapasitor dan resistor tersebut. Jika

dihitung maka lama waktunya adalah :

10 10 1 det

t=R x C= KΩ x µF = m ik

Jadi 1 mili detik setelah power aktip pada IC kemudian program aktip.

(47)

Untuk menampilkan angka dari setiap keluaran sensor 1 dan sensor 2, maka

dibutuhkan sebuah display untuk menampilkannya. Pada alat ini, display yang

digunakan adalah display seven segmen, yang terdiri dari 1 buah seven segmen.

Display seven segmen ini akan diaktipkan oleh IC 4094 yang merupakan IC

serial to paralel (serial in paralel out). Jadi data dimasukkan ke dalam IC ini dengan

mengirimkan data serial. Keluaran dari IC 4094 ini langsung dihubungkan ke seven

segmen, sehingga data serial yang diterima oleh input IC ini akan ditampilkan nilainya

pada seven segmen.

Rangkaian ini terhubung ke P3.0 dan P3.1, yang mempunyai fungsi khusus

sebagai pengiriman data secara serial. Sehingga nilai yang akan tampil pada display

seven segmen akan dapat dikendalikan oleh mikrokontroler AT89S51. Rangkaian

display seven segmen daitunjukkan pada gambar berikut ini :

5V

(48)

3.6. Rangkaian Pengendali Alarm

Apabila seven segmen menampilkan angka 1, maka alarm akan bunyi. Rangkaian alarm tampak seperti gambar di bawah ini,

C945

4.7kΩ

P0.4 AT89S51 5 Volt

Buzzer

Gambar 3.4 Rangkaian Pengendali Alarm

Pada alat ini, alarm yang digunakan adalah buzzer 5 volt. Buzzer ini akan

berbunyi jika positipnya dihubungkan ke sumber tegangan positip dan negatipnya

negatipnya dihubungkan ke ground.

Pada rangkaian di atas transistor berfungsi sebagai saklar elektronik yang

dapat menghidupkan dan mematikan buzzer. Dari gambar dapat dilihat bahwa negatip

buzzer dihubungkan ke kolektor dari transistor NPN (2SC945), ini berarti jika

transistor dalam keadaan aktip maka kolektor akan terhubung ke emitor dimana

(49)

menjadi 0 volt, keadaan ini akan mengakibatkan buzzer berbunyi. Sebaliknya jika

transistor tidak aktip, maka kolektor tidak terhubung ke emitor, sehingga tegangan

pada kolektor menjadi 5 volt, keadaan ini menyebabkan buzzer mati.

Transistor yang digunakan dalam rangkaian di atas adalah transistor jenis

NPN, transistor jenis ini akan aktip apabila tegangan pada basis lebih besar dari 0,7

volt. Resistor 10 Kohm pada basis berguna untuk membatasi arus yang masuk pada

basis agar transistor tidak rusak. Dengan memberikan tahanan sebesar 4,7 Kohm

berarti arus yang masuk ke basis sebesar 5 0, 001 1 4.700

V volt

A m

R = ohm = = A .

Seperti telah dijelaskan di atas bahwa transistor jenis NPN akan aktip apabila

tegangan pada basis lebih besar dari 0,7 volt, dimana basis dihubungkan dengan P0.4

AT89S51. P0.4 akan memiliki tegangan sebesar 5 volt jika diset high (1) dan memiliki

tegangan 0 volt jika diset low (0). Dengan demikian kita sudah dapat mengendalikan

(menghidupkan/ mematikan) transistor melalui program.

Program yang harus diisikan untuk mengaktipkan transistor yang akan

menyebabkan buzzer berbunyi adalah sebagai berikut,

(50)

Dan untuk mematikan buzzer maka program yang harus diisikan adalah,

Clr P0.4

Dengan demikian kita sudah dapat menghidupkan dan mematikan alarm melalui

program.

3.7. Rangkaian Pengendali Lampu 220 V AC

Apabila tidak ada gempa yang terdeteksi, maka lampu akan hidup. Rangkaian

pengendali lampu tampak seperti gambar di bawah ini ,

2SC945

4.7kΩ

P0.2 AT89S51

Dioda

K Relay

12V Lam pu 1

220 V (PLN)

Gambar 3.5 Rangkaian Pengendali Lampu 220 volt AC

Pada rangkaian di atas, untuk menghubungkan rangkaian dengan 220 V AC

(51)

lempengan logam sebagai saklar dan kumparan yang berfungsi untuk menghasilkan

medan magnet. Pada rangkaian ini digunakan relay 12 volt, ini berarti jika positip

relay (kaki 1) dihubungkan ke sumber tegangan 12 volt dan negatip relay (kaki 2)

dihubungkan ke ground, maka kumparan akan menghasilkan medan magnet, dimana

medan magnet ini akan menarik logam yang mengakibatkan saklar (kaki 3) terhubung

ke kaki 4. Dengan demikian, jika kita gunakan kaki 3 dan kaki 4 pada relay sebagai

saklar untuk menghidupkan/mematikan lampu maka kita dapat menghidupkan/

mematikan lampu dengan cara mengaktipkan atau menaon-aktipkan relay.

Pada rangkaian ini untuk mengaktipkan atau menon-aktipkan relay digunakan

transistor tipe NPN. Cara kerjanya sama dengan proses menghidupkan alarm yang

telah dijelaskan sebelumnya. Dari gambar dapat dilihat bahwa negatip relay

dihubungkan ke kolektor dari transistor NPN (2SC945), ini berarti jika transistor

dalam keadaan aktip maka kolektor akan terhubung ke emitor dimana emitor langsung

terhubung ke ground yang menyebabkan tegangan di kolektor menjadi 0 volt, keadaan

ini akan mengakibatkan relay aktip. Sebaliknya jika transistor tidak aktip, maka

kolektor tidak terhubung ke emitor, sehingga tegangan pada kolektor menjadi 12 volt,

keadaan ini menyebabkan tidak aktip.

Kumparan pada relay akan menghasilkan tegangan singkat yang besar ketika

(52)

Untuk mencegah kerusakan pada transistor tersebut sebuah dioda harus dihubungkan

ke relay tersebut. Dioda dihubungkan secara terbalik sehingga secara normal dioda ini

tidak menghantarkan. Penghantaran hanya terjadi ketika relay dinonaktipkan, pada

saat ini arus akan terus mengalir melalui kumparan dan arus ini akan dialirkan ke

dioda. Tanpa adanya dioda arus sesaat yang besar itu akan mengalir ke transistor,

yang mengakibatkan kerusakan pada transistor.

mengaktipkan relay, sehingga lampu hidup adalah sebagai berikut,

Setb P0.2

Dan untuk mematikan lampu maka program yang harus diisikan adalah,

Clr P0.2

Dengan demikian kita sudah dapat menghidupkan dan mematikan lampu melalui

program.

3.8. Penguat Sinyal

Rangkaian ini berfungsi untuk memperkuat sinyal yang dihasilkan oleh sensor gempa

sehingga cukup kuat untuk memberikan logika high atau logika low kepada µC

(53)

A733

Gambar 3.6 Rangkaian penguat sinyal

Sinyal dari sensor akan diperkuat oleh transistor A733 sebagai penguat depan

sekaligus menyesuiakan impedansi input terhadap Op-Amp 358. Op-Amp LM 358

sebagai penguat ganda non inverting memperkuat sinyal yang dihasilkan oleh penguat

depan yaitu transistor A733. Pada Op_Amp pertama sinyal akan dikuatkan sampai

maksimal 100 kali penguatan. Kemudian output dari Op-Amp pertama ini akan

diinputkan ke Op-Amp kedua untuk dikuatkan lagi sampai maksimal 100 kali

penguatan. Dengan demikian output dari Op-Amp kedua mampu mendrive transistor

(54)

Transistor C945 ini merupakan transistor jenis NPN. Transistor ini akan aktip

(saturasi) jika pada basis diberikan tegangan lebih besar dari 0,7 volt. Jika transistor

ini aktip, maka kolektor akan terhubung ke emitor sehingga tegangan pada kolektor

akan jatuh menjadi 0 volt. Jatuhnya tegangan pada kolektor dari 5 volt ke 0 volt inilah

yang merupakan indikasi adanya rembesan air yang diterima oleh sensor air. Jatuhnya

tegangan pada kolektor dari 5 volt ke 0 volt ini juga akan menyebabkan LED indikator

menyala.

Kolektor dari transistor ini akan dihubungkan ke µC AT89S51, sehingga

perubahan tegangan yang terjadi pada kolektor akan dapat diketahui oleh µC

(55)

BAB 4

PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM

4.1 Rangkaian Power Supplay (PSA)

Rangkaian PSA yang dibuat terdiri dari dua keluaran, yaitu 5 volt dan 12 volt,

keluaran 5 volt digunakan untuk menghidupkan seluruh rangkaian, sedangkan

keluaran 12 volt digunakan untuk menghidupkan relay. Rangkaian tampak seperti

gambar di bawah ini,

Vreg

(56)

Trafo CT merupakan trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan

tegangan dari 220 volt AC menjadi 12 volt AC. Kemudian 12 volt AC akan

disearahkan dengan menggunakan dua buah dioda, selanjutnya 12 volt DC akan

diratakan oleh kapasitor 2200 µF. Regulator tegangan 5 volt (LM7805CT) digunakan

agar keluaran yang dihasilkan tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan

masukannya. LED hanya sebagai indikator apabila PSA dinyalakan. Transistor PNP

TIP 32 disini berfungsi untuk mensupplay arus apabila terjadi kekurangan arus pada

rangkaian, sehingga regulator tegangan (LM7805CT) tidak akan panas ketika

rangkaian butuh arus yang cukup besar. Tegangan 12 volt DC langsung diambil dari

keluaran 2 buah dioda. Sebenarnya tegangan 12 volt ini tidak stabil, namun karena

tegangan 12 volt ini hanya digunakan untuk menghidupkan relay, jadi tidak

dipermasalahkan, karena relay dapat hidup dengan tegangan 8 – 15 volt.

4.2 Pengujian Rangkaian minimum mikrokontroller AT89S51

(57)

P1.0

Gambar 4.2 Rangkaian minimum AT89S51

Pengujian rangkaian mikrokontroler dilakukan dengan menghubungkan

rangkaian ini dengan sebuah transistor A733 yang dihubungkan dengan sebuah LED

indikator, dimana transistor disini berfungsi sebagai saklar untuk mengendalikan

hidup/mati LED. Dengan demikian LED akan menyala jika transistor aktip dan

sebaliknya LED akan mati jika transistor tidak aktip. Tipe transistor yang digunakan

adalah PNP A733, dimana transistor ini akan aktip (saturasi) jika pada basis diberi

(58)

tegangan 5 volt (logika high). Basis transistor ini dihubungkan ke pin I/O

mikrokontroler yaitu pada kaki 8 (P3.7).

Langkah selanjutnya adalah mengisikan program sederhana ke mikrokontroler

AT89S51. Programnya adalah sebagai berikut :

Loop:

Cpl P3.7

Acall tunda

sjmp loop

tunda:

mov r7,#255

tnd:

mov r6,#255

djnz r6,$

djnz r7,tnd

ret

Program di atas akan mengubah logika yang ada pada P3.7 selama selang

waktu tunda. Jika logika pada P3.7 high maka akan diubah menjadi low, demikian jiga

sebaliknya jika logika pada P3.7 low maka akan diubah ke high, demikian seterusnya.

Logika low akan mengaktipkan transistor sehingga LED akan menyala dan

logika high akan menonaktipkan transistor, sehingga LED padam. Dengan demikian

(59)

terus menerus sesuai dengan program yang diinginkan, maka rangkaian

mikrokontroler telah berfungsi dengan baik.

4.3 Pengujian Rangkaian Relay

Apabila ada gempa yang terdeteksi, maka lampu akan mati. Rangkaian pengendali

lampu tampak seperti gambar di bawah ini ,

2SC945

4.7kΩ

P0.2 AT89S51

Dioda

K Relay

12V Lam pu 1

220 V (PLN)

Gambar 4.3 Rangkaian Pengendali Lampu 220 volt AC

Pada rangkaian di atas, untuk menghubungkan rangkaian dengan 220 V AC

digunakan relay. Relay merupakan salah satu komponen elektronik yang terdiri dari

lempengan logam sebagai saklar dan kumparan yang berfungsi untuk menghasilkan

(60)